Under årtusenden, civilisationer gick fram genom stenen, Brons, och järnåldern. Nu är det dags för kvantmaterial att förändra vårt sätt att leva, delvis tack till forskning som utförts vid Institut National de la Recherche Scientifique (INRS) och McGill University.

Professor Emanuele Orgiu, en forskare på INRS och specialist på kvantmaterial. Dessa material är bara några få atomer tjocka, men har enastående optisk, magnetisk, och elektriska egenskaper. Professor Orgius forskning fokuserar på att skapa mönster på ytan av kvantmaterial för att förändra deras egenskaper.

"Formen på ritningarna hjälper till att bestämma egenskaperna som ges på ytan, " han förklarar.

Hans arbete har potentiella tillämpningar för (opto) elektroniska enheter som transistorer och fotosensorer, men också för biosensorer.

Kvantmaterialsexperten har precis tagit ett stort steg framåt genom att syntetisera makrocykler - stora cirkulära molekyler - på en grafityta. Detta material består av en stapel grafen, ett enda atomtjockt kolark. Grafen anses vara ett kvantmaterial.

"Tänk på makrocyklar som små legoklossar. Det är omöjligt att bygga en ring i lösning, en homogen blandning där blocken späds ut. Men du kan göra det om du lägger dem på ett bord, "sade professor Orgiu, huvudförfattare på en ny studie, vars resultat publicerades online den 18 februari i tidningen ACS Nano .

Kortfattat, postdoktor i Orgius grupp, Chaoying Fu, vem är den första författaren till studien, har hittat ett sätt att använda makrocykler för att rita molekylära mönster på ett materials yta.

"Makrocyklerna avsätts på ytan i lösning och bara molekylerna är kvar när vätskan har avdunstat. Vi kan förutsäga hur de kommer att passa ihop, men inriktningen sker naturligt genom interaktioner med närliggande molekyler och ytan, "Professor Orgiu förklarar.

Studien genomfördes i samarbete med Dmitrii F. Perepichka, professor i McGills kemiska institution, vars expertis hjälpte till att förstå hur vissa molekyler kunde ordna sig på ytan av grafit.

"Detta är ett bra exempel på kraften i ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt där vi kombinerade organisk syntes och ytvetenskap. Kontrollnivån vi uppnådde över formen och strukturen hos syntetiserade molekyler är ganska anmärkningsvärd, säger Perepichka.

Orgiu sa att makrocyklernas form och storlek gjorde dem till den perfekta kandidaten att rita på grafitens yta.

"Fördelen med dessa molekyler är de stora porerna i deras struktur. Vi kan så småningom kunna använda våra makrocykler som en ram och dekorera porerna med biomolekyler som skulle främja biosensorerande egenskaper hos ytan. Detta är verkligen ett av våra nästa steg för framtida projekt. "